一个单片机ADC的挖坑填坑之旅

[导读] 本文来解析一个盆友在使用STM32采集电池电压踩过的坑。以STM32F4 的ADC属于逐次逼近SAR 型ADC为例进行分析,参考STM32F405xx  Datasheet,对于如何编写ADC程序就不做描述了。

先描述一下坑

采集电池电压,利用两个电阻将电池电压分压,然后送入单片机,当电阻如上分别取4M欧/1M欧时,ADC采集到的ADC值与万用表测得的ADC输入端相差很大,取30K欧以及10k欧时,则相差变小。

盆友咨询我这是为什么?我给出了建议,先卖个关子,先来看看应用最为广泛的STM32单片机的一些特性。

STM32 ADC:

STM32 12位ADC是逐次逼近型的模数转换器。它有多达19个多路复用通道,允许它测量来自16个外部源、2个内部源和VBAT通道的信号。通道的A/D转换可以在单次、连续、扫描或间断模式下进行。ADC的结果存储在左对齐或右对齐的16位数据寄存器中。模拟看门狗功能允许应用程序检测输入电压是否超过用户定义的、更高或更低的阈值。

主要功能,具体操作,怎么编程这些细节,有大量的资料就不罗嗦了,主要来看看电气特性。

电气特性

  1. ADC 可支持采样频率受供电电压影响,供电电压高,可支持采样频率范围更高

  2. 可支持输入电压范围须在参考电压范围内

  3. 外部输入阻阻抗最大为

  4. 开关切换阻抗 最大为

  5. 内部采样保持电容 为4pF

上面的公式用于确定误差小于1/4 LSB时允许的最大外阻抗。N = 12(12位分辨率),k是在ADC_SMPR1寄存器中定义的采样周期数。

ADC精度vs.负注入电流:应该避免在任何模拟输入引脚上注入负电流,因为这会显著降低在另一个模拟输入上执行转换的精度。建议在模拟引脚上增加一个肖特基二极管(引脚接地),这可能会注入负电流。

Page 136 图例(上图中标识解释):

  1. 见表68

  2. 实际转移曲线的示例。

  3. 理想转移曲线

  4. 终点相关线

  5. ET =未调整总误差:实际和理想传递曲线之间的最大偏差。EO =偏移误差:第一个实际过渡与第一个理想过渡之间的偏差。EG =增益误差:最后一个理想过渡与最后一个实际过渡之间的偏差。ED =微分线性误差:实际步长与理想步长之间的最大偏差。EL =积分线性误差:任何实际过渡和终点相关线之间的最大偏差。

寄生电容表示PCB的电容(取决于焊接和PCB布局质量)加上焊盘电容(大约5 pF)。寄生电容值高会降低转换精度。为了解决这个问题,应该减少fADC。

回到坑里

将盆友的电路等效绘制一下,忽略ADC采样通道内部ESD保护二极管,以及等效电流源,如下图:

好了,这图一画出来,问题的原因就显而易见了,SAR ADC是将采样电容上的电压通过逐次逼近原理转换为数字量的,按上述图,由于R2为兆级电阻,那么等效加载在采样电容上的电压就不能简单的看成是R1/R2的分压了,此时ADC的输入阻抗在百50K欧级别,简化定性看一下,忽略分布电容影响,计算方便将输入阻抗看成50K直流电阻(实际深入动态分析的话则不可忽略,假定电池电压为5V),具体计算就不做了。

为什么电阻选这么大呢?我想估计是为了将电池电压监控取样回路的电流降低,以节省电量。

跳出坑里

怎么办呢?我觉得这样应该可以:

找一个低功耗的运放做一个阻抗变换就可以兼顾两者需求,当然如果更完善一点,还可以考虑串入一个RC低通滤波环节,可以有效降低噪声。

总结一下

对于单片机ADC的使用,个人总结了这几点:

  • 将输入短路,可测量热噪声。实际应用时,将输入端短路,采集一定数量的样本,由于热噪声符合高斯分布,可计算出其期望、方差,接入真实信号可以利用统计规律进行相应的噪声滤波处理。

  • 量化噪声,可以通过输入一定幅度及频率的正弦波,进行度量系统的量化噪声。

  • 设计ADC采样电路时,需要注意阅读芯片手册的电气特性参数,这个对于设计一个稳定的模数采集系统至关重要。

至此,我想要写的关于ADC的笔记文章就暂时总结分享到此了,如果觉得本文有价值,在看转发起来,也算对我的肯定支持。

END

===========

  

PS想加入技术群的同学,加了我好友后,就给我发「篮球的大肚子」这句话,有可能机器人打瞌睡,可以多发几次,不要发与技术无关的消息或者推广。

如果想获取学习资料,就在公众号后台回复「1024」,足够多的学习资料可以让你学习。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/467635.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

centos mysql.tar.gz_centos7.2 mysql tar.gz 搭建 (亲测成功)

1、安装依赖:yum -y install libaioyum search libaio2、卸载系统自带的Mariadb数据库:rpm -qa | grep mariadbrpm -e --nodeps mariadb-libs-5.5.44-2.el7.centos.x86_64rpm -qa | grep mariadb3、创建mysql用户组和mysql用户groupadd mysqluseradd -g …

of_property_read_string 剖析~

前言今天在一个群里面看到的一个朋友提交,说of_property_read_string 这个函数有两个定义,到底是用了哪个呢?所以这篇文章就说下这个函数。函数引用的头文件引用的头文件位置在\kernel-4.4\include\linux\of.h其中一个是extern int of_proper…

欧几里得算法扩展欧几里得算法

欧几里德算法 欧几里德算法又称辗转相除法,用于计算两个整数a,b的最大公约数。 基本算法:设aqbr,其中a,b,q,r都是整数,则gcd(a,b)gcd(b,r),即gcd(a,b)gcd(b,a%b)。 第一种证…

mysql查询没有权限试图_MySQL迁移后提示查询view权限不足的处理

一.问题描述:开发人员反应xx物流系统mysql查询视图提示权限不足,请DBA介入处理.MariaDB [abc]> select * from c_time;ERROR 1045 (28000): Access denied for user lsa% (using password: YES)版本:mariadb 10.1.18 for centos 6.6二.问题分析&#…

CPU频率和核心

设置CPU的核心数在/sys/devices/system/cpu目录下可以看到你的CPU有几个核心,如果是四核,就是cpu0,cpu1,cpu2,cpu3 4个文件夹。cpu0 常开。进一个其他文件夹,比如cpu1,里面有个online文件用cat命令查看该文…

Java中的Map

java为数据结构中的映射定义了一个接口java.util.Map;它有四个实现类,分别是HashMap Hashtable LinkedHashMap 和TreeMap.HashMap:1.根据键的HashCode值存储数据2.最多只允许一条记录的键为Null,允许多条记录的值为Null3.不支持线程的同步(不支持多线程同时写操作),线程不安全,…

关于“进程”与“线程”的最通俗解析

来源:电子工程专辑进程(process)和线程(thread)是操作系统的基本概念,但是它们比较抽象,不容易掌握。最近,我读到一篇材料,发现有一个很好的类比,可以把它们解…

mysql 排序num_MySQL 实现row_number() 分组排序功能

数据库基本脚本CREATE TABLE a (ID INT(10) NULL DEFAULT NULL,class INT(10) NULL DEFAULT NULL,score INT(10) NULL DEFAULT NULL)COLLATEutf8_general_ciENGINEInnoDB;insert into a values (1,1,110);insert into a values (2,1,120);insert into a values (3,1,130);inser…

Netty源码学习(零)前言

本系列文章将介绍Netty的工作机制,以及分析Netty的主要源码。 基于的版本是4.1.15.Final(2017.08.24发布) 水平有限,如有谬误请留言指正 参考资料 the_flash的简书 占小狼的简书 转载于:https://www.cnblogs.com/stevenczp/p/7571…

要想选到音质好的耳机,你应该需要知道这些~

最近在一个音频公司调试我们设备的音频,从这次调试中,有所收获,希望这次的吹牛大家看完后,以后去买音频产品,可以分辨什么是好的,什么是不好的。有些产品硬件没有问题,但是产品经理因为个人喜好…

mysql kafka binlog_为什么使用kafka处理mysql binlog?

在开发 Spark Streaming 的公共组件过程中,需要将 binlog 的数据(Array[Byte])转换为 Json 格式,供用户使用,本文提供一种转换的思路。另外我们会用到几个辅助类,为了行文流畅,我们将辅助类的定义放在文章的最后面。如…

Fantasia (Tarjan+树形DP)

Time Limit: 1000 ms Memory Limit: 256 MB Description 给定一张N个点、M条边的无向图 $G$ 。每个点有个权值Wi。 我们定义 $G_i$ 为图 $G$ 中删除第 $i$ 号顶点后的图。我们想计算 $G_1, G_2, ..., G_n$ 这N张图的权值。 对于任意一张图 $G$ ,它的权值是这样定义…

买书这件事

知识这种东西,你只有不断的补充才不会觉得匮乏,我每年都会买点书,我喜欢买书,但是却不看书,很多书籍我都是当成工具书来用。我记得在2015年的时候,我需要自己写专利,但是我对写专利这个事情一窍…

python logging mysql_Python 操作 MySQL 的正确姿势

欢迎大家关注腾讯云技术社区-博客园官方主页,我们将持续在博客园为大家推荐技术精品文章哦~作者:邵建永使用Python进行MySQL的库主要有三个,Python-MySQL(更熟悉的名字可能是MySQLdb),PyMySQL和SQLAlchemy。Python-MySQL资格最老&…

Linus Torvalds的最新电脑配置

大家好,祝大家6.1节日快乐最近Linus Torvalds 公布了他的电脑配置,有了这个配置清单之后,每个人都可以拥有一台和Linux之父一样的电脑,当你拥有了一台之后,你可以发个朋友圈,「我今天用Linus 的电脑解了一个…

马上就校招了,是要去实习还是复习?

昨天晚上,遇到一个特别纠结的同学,他现在收到一份实习的通知,他犹豫是要去实习呢还是继续在学校复习学习技术。实习的话可以增加自己校招的筹码,比如在和面试官侃大山的时候,可以把实习这件事情拿出来说,这…

mysql order by 索引名字_MySQL如何利用索引优化ORDER BY排序语句

MySQL索引通常是被用于提高WHERE条件的数据行匹配或者执行联结操作时匹配其它表的数据行的搜索速度。MySQL也能利用索引来快速地执行ORDER BY和GROUP BY语句的排序和分组操作。通过索引优化来实现MySQL的ORDER BY语句优化:1、ORDER BY的索引优化。如果一个SQL语句形…

YAML/Properties配置文件与Spring Boot(转)

多年来,Java开发人员依赖于属性文件或xml文件来指定应用程序配置。在企业应用程序中,人们可以为每个环境(如开发,分段和生产)创建单独的文件,以定义相应环境的属性。但是,通过Spring引导&#x…

嵌入式杂谈之makefile补充

我看了下自己的文章库存,好像还没有一篇关于Makefile的文章,所以这篇刚好可以弥补自己的缺失。makefile预定义变量预定义变量即系统自带的变量预定义变量作用AR库文件维护程序的名称,默认为arAS汇编程序的名称,默认为asCCc编译器的…

Weex 解决Print: Entry, :CFBundleIdentifier, Does Not Exist 错误方法

一、原因 导致这个错误的原因是我们的/user/你的用户名/.rncache文件中 boost_1_63_0.tar.gz文件内容不完整导致 如果你也玩过React-native框架,在0.45版本之后也会出现这个错误。 解决方法: 1、重新下载一个boost_1_63_0.tar.gz文件,替换它&…